程 銳,周 洋,于 淼,3,李夢宇,戴長雷

(1.中國水利學(xué)會，北京 100053；2.黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080；3.東北聯(lián)邦大學(xué)，俄羅斯 雅庫茨克 677000；4.中國水利水電科學(xué)研究院，北京 100038)

自2017年國務(wù)院新聞辦公室發(fā)布《中國的北極政策》白皮書，提出要與各方建立“冰上絲綢之路”[1-2]。從此，位于“中蒙俄經(jīng)濟走廊”和“冰上絲綢之路”之間的中國東北和俄羅斯遠(yuǎn)東就成為研究的重點區(qū)域[3]。

不少學(xué)者提出，可通過公路、鐵路等陸運方式與河流運輸相結(jié)合，降低完全通過海運方式運輸帶來的高成本。張凱文等[4]通過梳理“一帶一路”與“冰上絲綢之路”間的交通線路，提出了三條連接“一帶一路”與“冰上絲綢之路”的運輸路線。孫佳偉等[2,5]通過對位于中國東北和俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)的一條陸河聯(lián)運路線所經(jīng)過的流域特征進行分析，得出該路河聯(lián)運路線運輸能力較為穩(wěn)定，但河運段不能全年通航。張曉紅等[6]通過對陸河聯(lián)運路線的交通環(huán)境、運輸成本進行比較分析，得出東側(cè)陸河聯(lián)運路線(大季線)相比之下具有很強的地理優(yōu)勢，但是河運段只在7—9月份適合運輸。對中國東北和俄羅斯遠(yuǎn)東進行水文地理區(qū)劃分析，可為細(xì)化水資源合理調(diào)度、水文預(yù)報等基礎(chǔ)工作提供研究基礎(chǔ)，進一步于水利發(fā)展角度確定陸河聯(lián)運路線的整體布局。

1 區(qū)域背景

中國東北地區(qū)選擇以松遼流域為范圍，總面積124萬km2，主要涵蓋黑龍江省、吉林省、遼寧省、內(nèi)蒙古東四盟(市)以及河北省承德市一小部分[7]，流域內(nèi)氣候冬季嚴(yán)寒漫長、夏季溫濕而多雨是典型的溫帶大陸性氣候，主要河流包括黑龍江、松花江、烏蘇里江、遼河等[8]。流域內(nèi)礦產(chǎn)資源十分豐富，已探明的石油資源占全國總量的一半以上。

俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)本文選擇俄羅斯遠(yuǎn)東聯(lián)邦管區(qū)(2018年布里亞特共和國、外貝加爾邊疆區(qū)劃入遠(yuǎn)東聯(lián)邦管區(qū))，總面積696萬km2，是俄羅斯八大聯(lián)邦管區(qū)之一，下轄包括薩哈(雅庫特)共和國在內(nèi)的11個州級行政區(qū)，俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)屬于典型的大陸性氣候，冬季異常寒冷、夏季時間短暫。遠(yuǎn)東地區(qū)流域可分為黑龍江(阿穆爾河)流域以及勒拿河流域。俄羅斯遠(yuǎn)東是目前俄羅斯礦產(chǎn)資源開發(fā)程度最低，資源潛力最大的地區(qū)，供應(yīng)著俄羅斯30%的礦物原材料。

水文地理區(qū)劃分為流域區(qū)劃與水文地質(zhì)區(qū)劃[9-12]。流域區(qū)劃是總結(jié)分水嶺、坡度等影響降雨產(chǎn)流、匯流以及徑流的地貌地表特征而人為劃定的區(qū)域，為細(xì)化大區(qū)域(流域)內(nèi)降水、徑流、蒸發(fā)等特征要素分析的基礎(chǔ)，同時也能為開展其他水文預(yù)報工作提供依據(jù)；水文地質(zhì)區(qū)劃是依據(jù)滲透率、給水度、含水層等多種影響地下水運移、儲存特征要素，而人為劃分的區(qū)域，是水文地質(zhì)方面中反映地質(zhì)構(gòu)造的一種基礎(chǔ)方法，可為反映地下水儲量分布、循環(huán)等一般規(guī)律提供重要依據(jù)，同時依據(jù)地層構(gòu)造、地貌分布等水文地質(zhì)條件對研究區(qū)域進行分區(qū)也是深入?yún)^(qū)域地質(zhì)研究工作的基礎(chǔ)。

對于中國、俄羅斯這類國土面積較大的國家，水資源管理區(qū)劃是用于規(guī)范國內(nèi)水資源合理調(diào)度與分配的一種重要途徑，同時各管理區(qū)劃內(nèi)會有相應(yīng)的管理機構(gòu)，以統(tǒng)籌各項管理工作。

對研究區(qū)域進行水文地理區(qū)劃是細(xì)化區(qū)域水資源管理工作的前提，也是合理進行區(qū)域水資源評價、規(guī)劃等前期工作的重要基礎(chǔ)，同時也為評估“冰上絲綢之路”相關(guān)研究提供一定參考依據(jù)。

2 水文地理區(qū)劃分析

2.1 地表水區(qū)劃分析

研究區(qū)陸地面積較大，內(nèi)部地貌組成復(fù)雜，東部分別為三個島嶼(半島)、西北部是中西伯利亞高原、中部包含三條大河。中國境內(nèi)因水資源管理體系相對完整，故將其整體按照松遼流域劃分。俄羅斯遠(yuǎn)東聯(lián)邦管區(qū)按分水嶺、坡度、水系等地形地貌條件，將其分為11個水系流域(片)[1]。

中國東北與俄羅斯遠(yuǎn)東地表水區(qū)劃如圖1所示。

圖1 研究區(qū)地表水區(qū)劃

研究區(qū)內(nèi)俄羅斯部分因海岸線較長，受寒帶季風(fēng)氣候影響，氣溫常年較低；同時因為切爾斯基山脈的存在，在區(qū)域內(nèi)分出勒拿河流域以及科雷馬河流域；庫頁島及千島群島因四面環(huán)海，同時緯度相對較低，其降雨深要遠(yuǎn)高于研究區(qū)內(nèi)其他部分。相關(guān)分區(qū)情況，見表1[13-14]。

表1 研究區(qū)地表水分區(qū)說明

研究區(qū)范圍內(nèi)包括三條大河，分別是勒拿河、黑龍江(阿穆爾河)以及科雷馬河，其中流域面積最大的是勒拿河流域[15]，總面積達3.2×104km2，勒拿河干流河寬達到1600 m，足夠3000 t載重船舶順利通過。

2.2 地下水區(qū)劃分析

地下水分區(qū)依據(jù)地質(zhì)巖層主要成分，將其分為基底區(qū)、沉積基底區(qū)、高起伏褶皺山區(qū)以及火山區(qū)[14]。

基底區(qū)是指基底出露地面或者距離地面較淺，因此地下水儲量較少的區(qū)域；沉積基底區(qū)為地下水的流動和儲存提供了有利條件，是世界上水資源開發(fā)潛力最大的區(qū)域；高起伏褶皺山區(qū)以褶皺山脈為主，地形起伏較大，此類區(qū)域地下水分布較為零散，大部分呈島狀，地下水水平方向的遷移較少；火山區(qū)是火山存在或者地殼運動較為頻繁的區(qū)域，此類區(qū)域水文地質(zhì)條件極為復(fù)雜。參考國際地下水資源評估中心(IGRAC)將全球地下水分為36個分區(qū)[16]，將本研究區(qū)分為5個分區(qū)，如圖2所示。

圖2 研究區(qū)水文地質(zhì)分區(qū)

按此劃分原則，中國東北和俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)共分為5個水文地質(zhì)區(qū)域，見表2。

表2 研究區(qū)水文地質(zhì)分區(qū)說明

分析地質(zhì)條件與地下水的關(guān)系，可知分區(qū)中：(1)中國東部平原區(qū)屬于沉積基底區(qū)，地下水資源豐富；(2)亞洲中東部山脈區(qū)、東西伯利亞高原區(qū)屬于高起伏褶皺山區(qū)，區(qū)域內(nèi)地下水分布較為零散；(3)中西伯利亞高原區(qū)屬于基底區(qū)，含水層厚度較低，地下水儲存量較低；(4)太平洋西北沿岸區(qū)屬于火山區(qū)，區(qū)域地質(zhì)活動較為頻繁，水文地質(zhì)條件復(fù)雜、地下水分布不規(guī)律。

2.3 水資源管理區(qū)劃分析

俄羅斯水資源管理體系是以州級行政單位為基本單位，分管區(qū)域內(nèi)水資源管理工作。全俄共有14個流域水資源管理局，其中遠(yuǎn)東聯(lián)邦管區(qū)涉及3個，分別為阿穆爾河流域水資源管理局、勒拿河流域水資源管理局以及葉尼塞河流域水資源管理局。中國水資源管理體系中以流域(片)為基本單位，分設(shè)各流域水利委員會(流域管理局)，其中本研究區(qū)域主要涉及松遼流域，由松遼水利委員會負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)水資源評價、調(diào)度等工作。中國東北和俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)水資源管理分布如圖3所示。

圖3 研究區(qū)水資源管理區(qū)劃

根據(jù)俄羅斯自然資源管理機構(gòu)設(shè)置，俄羅斯聯(lián)邦水資源局隸屬于聯(lián)邦自然資源部，主要負(fù)責(zé)管理和組織水資源統(tǒng)一調(diào)度和保護工作。其下屬的各流域水資源管理單位是各地區(qū)水體利用和保護的主要組織。俄羅斯的水資源管理的所有權(quán)力都?xì)w屬于俄羅斯自然資源部[17]。

研究區(qū)俄羅斯部分中，與我國相毗的是阿穆爾河流域水資源管理局，阿穆爾河流域水資源管理局下設(shè)8個管理分部，分別是堪察加地區(qū)水資源部、外貝加爾湖地區(qū)水資源部、楚科奇自治州水資源部、阿穆爾州水資源部、猶太自治州水資源部、濱海邊疆區(qū)水資源部、薩哈林州水資源部和哈巴羅夫斯克地區(qū)水資源部。分別負(fù)責(zé)轄區(qū)內(nèi)的水資源評價、調(diào)度等任務(wù)。

3 耦合區(qū)劃分析

2017年中國東北三省的總生產(chǎn)水足跡模數(shù)達4.1988×109L/d·km[1]，整體處于較高水平，意味著相對于俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)，東北地區(qū)要更加注重水資源的合理分配與調(diào)度。

為細(xì)化研究區(qū)內(nèi)地表水和地下水的管理，結(jié)合中國東北與俄羅斯遠(yuǎn)東的地表水分布、地下水分布以及水資源管理轄區(qū)進行研究，對區(qū)域內(nèi)地表水-水資源管理下轄區(qū)域進行耦合，如圖4所示。

圖4 研究區(qū)地表水-水資源管理耦合分區(qū)

按照地表水和相應(yīng)水資源管理分區(qū)進行耦合，共整理出14個小的管理分區(qū)，其中松遼水利委員會-A區(qū)域位于中國境內(nèi)，其生產(chǎn)水足跡約3700億m3，遠(yuǎn)超其他13個分區(qū)。

地下水在區(qū)域水資源利用方面也占據(jù)很大一部分。以東北地區(qū)為例，自2009年以來地下水開采量已連續(xù)多年超過300億m3，并且每年持續(xù)升高。在地下水-水資源管理耦合分區(qū)當(dāng)中，松遼水利委員會轄區(qū)下有兩個小的分區(qū)，分別屬于火山區(qū)和平原區(qū)。平原區(qū)可為水資源利用量作一定支撐。研究區(qū)地下水-水資源管理耦合分區(qū)如圖5所示。

圖5 研究區(qū)地下水-水資源管理耦合分區(qū)

各地生產(chǎn)水足跡基本情況，同時結(jié)合當(dāng)?shù)厮Y源可開采量，制定為應(yīng)對區(qū)域內(nèi)社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展，同時保證水資源可持續(xù)利用，相應(yīng)水資源管理局(水利委員會)應(yīng)針對不同地域特殊情況做好水資源合理開采規(guī)劃。

中國東北和俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)區(qū)位特征相近，均位于亞洲東北部，本國的東部；兩地區(qū)均有豐富的自然資源，遠(yuǎn)東地區(qū)森林資源占全俄的55%，木材儲備量占全俄25%，而實際開發(fā)量卻不到全俄的10%。整體而言，區(qū)域位于高緯度地區(qū)，夏季溫度適宜，適合發(fā)展旅游業(yè)；海岸線較長，對于進一步強化該區(qū)域進出口貿(mào)易，基于兩國友好建交關(guān)系，有待為建立“冰上絲綢之路”打下良好基礎(chǔ)。中國東北和俄羅斯遠(yuǎn)東區(qū)位如圖6所示。

圖6 中國東北和俄羅斯遠(yuǎn)東區(qū)位

4 結(jié) 論

(1)依據(jù)地表水分區(qū)原則，將研究區(qū)域劃分為11個水系流域片，為中國東北和俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)的地表水運移相關(guān)研究提供參考依據(jù)；依據(jù)水文地質(zhì)分區(qū)原則，將研究區(qū)劃分為5個水文地質(zhì)分區(qū)，涵蓋全球四類主要地質(zhì)類型。

(2)按兩國水資源管理分區(qū)原則，研究區(qū)水資源管理權(quán)分別下放到松遼水利委員會、阿穆爾河流域水資源管理局、葉尼塞河流域水資源管理局以及勒拿河流域水資源管理局4個行政機構(gòu)；按照生產(chǎn)水足跡相關(guān)數(shù)據(jù)，松遼流域生產(chǎn)水足跡偏高，說明當(dāng)?shù)匕l(fā)展對于水資源量的依賴性更強。

(3)將水資源分區(qū)與水資源管理分區(qū)進行耦合，共獲得14個小的管理分區(qū)，其結(jié)果有利于細(xì)化當(dāng)?shù)厮Y源管理，提高水資源利用率以及適應(yīng)生產(chǎn)所需用水量。